DCS基础培训课程(和利时).ppt
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1、BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品1HOLLiASMACS系统培训教程系列之基础培训课程1系统概述及硬件产品本演示为HOLLiASMACS培训教程配套演示,如有问题请电话01082922200至工业自动化培训部或email至BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品2DCS的概念(35)20DCS的现状与发展趋势(6)5和利时公司DCS的体系结构(715)50和利时公司DCS的硬件产品介绍主控单元(3841)45电源模块(4243)机笼单元(4448)端子模块(4952)常用I/
2、O模块(5392)50总结(93)其他信息(94)习题(95)系统概述及硬件产品系统概述及硬件产品部分重点内容部分重点内容BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品3关键词:DCS;本讲重点:DCS的概念;DCS的应用过程;DCSDCS的概念的概念DCS即集散型控制系统,又称分布式控制系统(Distributed Control System)。它的主要基础是4C技术,即计算机Computer、控制 Control、通信Communication和CRT显示技术。DCS系统通过某种通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的操作员站
3、及工程师站等连接起来,以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理。(发电厂为例)DCS自1975年问世以来已经历了近三十年的时间,其可靠性、实用性不断提高,功能日益增强。如控制器的处理能力、网络通讯能力、控制算法、画面显示及综合管理能力等。DCS系统过去只应用在少数大型企业的控制系统中,但随着4C技术及软件技术的迅猛发展,到目前已经在电力、石油、化工、制药、冶金、建材等众多行业得到了广泛的应用,特别是电力、石化这样的行业。BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品4下图以一个水位信号调节的例子简单地说明DCS的应用过程:DCSDCS的概念
4、的概念BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品5我们可以把上述过程引申如下:DCSDCS的概念的概念BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品6DCSDCS系统的现状与发展趋势系统的现状与发展趋势经历了二十几年的发展,DCS有了很大的变化。这种变化来自两方面的动力:用户需求的不断提高和电子与信息技术的快速发展。用户的需求已经不再满足于应用DCS代替常规的仪表控制和简单的数据检测,同时随着电子与信息技术的进步使得DCS应用的构成元件(电子元器件、处理器、软件、网络等)性能大大提高且价格大
5、幅度下降,特别是各种板级OEM部件和HMI软件的发展进一步简化了DCS的开发难度并降低了开发成本。目前,一套使用户满意的目前,一套使用户满意的DCSDCS系统应该具备系统应该具备以下特点:以下特点:系统具备开放的体系结构,可以提供多层的开放数据接口;系统应具备强大的处理功能,并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力;系统应支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要;系统应高可靠、维修方便、工艺先进、价格合理BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品7HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构
6、系统的体系结构和利时公司在成功地开发并应用了HS-DCS-1000系统和HS2000系统之后,在系统地总结了各行业用户的意见和建议,充分调查了计算机技术、网络技术、应用软件技术、信号处理技术等最新发展动态的情况下,基于当今最先进的技术,采用成熟的先进控制算法,推出了公司的第四代DCS系统HOLLiASMACS系统。BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品8HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构系统的体系结构HOLLiASMACS系统是由以太网和使用现场总线技术的控制网络连接的各工程师站、操作员站、现场控制站、通讯控制站
7、、打印服务站、数据服务器组成的综合自动化系统,完成大型、中型分布式控制系统(DCS)、大型数据采集监控系统(SCADA)功能。HOLLiASMACS系统硬件由工程师站、操作站、现场控制站(包括主控单元设备和I/O单元设备)、通讯控制站、打印服务站、系统服务器、系统网络、监控网络、控制网络等组成。HOLLiASMACS系统软件包括:工程师站组态软件;操作员站在线软件;现场控制器运行软件;服务器软件等。BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品9HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构系统的体系结构是系统结构中的一个组成环节是
8、物理上的一套独立设备是网络中的一个通信节点在系统功能中完成某一类特定的处理任务HOLLiASMACS系统中的“站”BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品10工程师站工程师站工程师站运行相应的组态管理程序,对整个系统进行集中控制和管理。工程师站主要有以下功能:组态(包括系统硬件设备、数据库、控制算法、图形、报表)和相关系统参数的设置。现场控制站的下装和在线调试,操作员站人机界面的在线修改。在工程师站上运行操作员站实时监控程序后,可以把工程师站作为操作员站使用。操作员站操作员站操作员站运行相应的实时监控程序,对整个系统进行监视和控制。操作员
9、站主要完成以下功能:各种监视信息的显示、查询和打印,主要有工艺流程图显示、趋势显示、参数列表显示、报警监视、日志查询、系统设备监视等。通过键盘、鼠标或触摸屏等人机设备,通过命令和参数的修改,实现对系统的人工干预,如在线参数修改、控制调节等。服务站服务站服务站运行相应的管理程序,对整个系统的实时数据和历史数据进行管理。HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构系统的体系结构BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品11HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构系统的体系结构现场控制站现场控制站(正面正面)现场控
10、制站由主控单元、智能IO单元、电源单元、现场总线和专用机柜等部分组成,采用分布式结构设计,扩展性强。其中主控单元是一台特殊设计的专用控制器,运行工程师站所下装的控制程序,进行工程单位变换、控制运算,并通过监控网络与工程师站和操作员站进行通讯,完成数据交换;智能IO单元完成现场内的数据采集和控制输出;电源单元为主控单元、智能IO单元提供稳定的工作的电源;现场总线为主控单元与智能IO单元之间进行数据交换提供通讯链路。主控单元采用冗余配置,通过现场总线(Profibus-DP)与各个智能I/O单元进行连接。在主控单元和智能IO单元上,分别固化了相应的板级程序。主控单元的板级程序固化在半导体存储器中,
11、而将实时数据存储在带掉电保护的SRAM中,完全可以满足控制系统可靠性、安全性、实时性要求。而智能IO单元的板级程序同样固化在半导体存储器中。机柜正面布置演示BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品12HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构系统的体系结构现场控制站现场控制站(背面背面)现场控制站是MACS系统实现数据采集和过程控制的前端,主要完成数据采集、工程单位变换、开闭环策略控制算法、过程量的采集和控制输出、系统网络将数据和诊断结果传送到系统监控网,并有完整的表征I/O模件及MCU运行状态提示灯。现场控制站由主控单元
12、、智能IO单元、电源单元、现场总线和专用机柜等部分组成,在主控单元和智能IO单元上,分别固化了实时监控(MCU)软件和I/O单元运行软件。现场控制站内部采用了分布式的结构,与控制网络相连接的是现场控制站的主控单元,可冗余配置。主控单元通过现场总线(Profibus-DP)与各个智能IO单元实现连接。机柜背面布置演示BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品13HOLLiASMACS系统由三个网络层次组成:监控网络、系统网络和控制网络。监控网络主要用于工程师站、操作员站和服务站的通讯连接;系统网络用于服务站和现场控制站的通讯连接;控制网络存在
13、于各个现场控制站内部,主要用于主控单元和智能I/O单元的通讯连接。监控网络监控网络为冗余高速以太网链路,使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上。该网络中主要的通讯节点有工程师站、操作员站、服务站,采用TCP/IP通讯协议。系统网络系统网络为冗余高速以太网链路,使用五类屏蔽双绞线及光纤将各个通讯节点连接到中心交换机上。该网络中主要的通讯节点有服务站、现场控制站,采用TCP/IP通讯协议。控制网络控制网络位于现场控制站内部,主控单元和智能I/O单元都连接在Profibus-DP现场总线上,采用带屏蔽的双绞铜线(串行总线)进行连接,具有很强的抗干扰能力。该网络中的通讯节点主要有DP
14、主站(主控单元中的FB121模件)和DP从站(智能I/O单元FM系列的输入/输出模件)。利用总线技术实现主控单元和过程I/O单元间的通讯,以完成实时输入/输出数据和从站设备诊断信息的传送,并且通过添加DP重复器模件,可以实现远距离通讯,或者连接更多的智能I/O单元。HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构系统的体系结构BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品14#10站主控单元#11站主控单元#12站主控单元#n站主控单元服务站A机128网段128.0.0.10128.0.0.11128.0.0.12128.0.0.n1
15、28.0.0.1129网段129.0.0.10129.0.0.11129.0.0.12129.0.0.n129.0.0.1B机128网段128.0.0.138128.0.0.139128.0.0.140128.0.0.(128+n)128.0.0.129129网段129.0.0.138129.0.0.139129.0.0.140129.0.0.(128+n)129.0.0.129各个节点用固定分配的IP地址进行标识。为实现监控网络的冗余,网中每个节点的主机都配有两块以太网卡,分别连接到130网段和131网段的交换机上。监控网络的前两位IP地址已作了规定,分别为130.0和131.0,现场控制站
16、主控单元IP地址的后两位已经由程序自动分配好,工程师站、操作员站IP地址的后两位则可以自行定义。一般我们将一个现场控制站里相互冗余的两个主控单元分别成为A机、B机。它们的IP地址设置是通过一个拨码开关来实现的,具体设置如表1.1所示。对于工程师站和操作员站的计算机,我们把它看作同一类计算机,进行统一编号。操作员站50操作员站51操作员站52操作员站n服务站A机服务站B机130网段130.0.0.50130.0.0.51130.0.0.52130.0.0.n130.0.0.1130.0.0.2131网段131.0.0.50131.0.0.51131.0.0.52131.0.0.n131.0.0.
17、1131.0.0.2HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统的体系结构系统的体系结构BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品15HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍FM801 主控单元主控单元是现场控制站的中央处理单元,主要承担本站的部分信号处理、控制运算、与上位机及与上位机及其它单元的通讯等任务。它是一个与PC兼容的高性能的工业级中央处理单元,采用模块化结构,主控单元可以热备份方式冗余使用,在出现故障时能够自动无扰切换,并保证不会丢失数据。FM801型主控单元是MACS系统现场控制站的核心设备
18、,与专用机笼配合使用(如FM301,以下说明均以FM301为例),实现对本站下IO模块数据的采集及运算和接受服务器的组态命令及数据交换。通过冗余以太网接口把现场控制站的所有数据上传到MACS系统服务器,操作员站/工程师站指令也通过以太网下传到FM801。BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品16HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍FM801 主控单元技术指标型号型号 FM801电源电源输入电压(直流)24VDC5%电源功耗(MAX)10W硬件配置硬件配置CPU 嵌入式Intel 486DX4-100兼
19、容处理器 DRAM 16MBSRAM 1MB(带电池)SSD(固态盘)8M(预装操作系统)通讯接口通讯接口SNET 2路10Mbps以太网,RJ45接口(10Base-T)CNET 1路,ProfiBus-DP协议 主/从站位置 Profibus-DP主站 其它其它外形 长宽高=305mm177.8mm71.12mm 安装 通过导轨槽插装在机笼中,用螺丝固定 工作温度 045工作湿度 590%相对湿度,不凝结存储温度 -1565存储湿度 595%相对湿度,不凝结BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品17RUN(绿灯)“亮”表示主控单元处
20、于在线运行状态。“灭”表示主控单元处于离线状态。STANDBY(黄灯)在双机系统中“亮”表示从机,“灭”表示主机。在单机系统中,该灯是“闪”状态。CNET(黄灯)“亮”DP网通讯正常。“灭”主控单元DP故障。“闪”DP网与模块没有正常通讯;主控作从机运行时该灯“闪”。ERROR(红灯)故障灯。上电之后自动点“亮”,正常运行后该灯“灭”。从机从主机中拷贝工程文件的时候,该灯“闪”。SNET1(黄灯)“亮”表示系统网1(以太网)正在使用。“灭”表示系统网1(以太网)没有使用。SNET2(黄灯)“亮”表示系统网2(以太网)正在使用。“灭”表示系统网2(以太网)没有使用。RNET(黄灯)“亮”表示双机
21、(以太网)备份数据交换正常。BATTERY数据保持电池。拨码置于ON,表示FM801处于掉电保护状态,拨码置于OFF,表示FM801未处于掉电保护状态。RESET复位键。POWER(绿灯)“亮”表示主控单元电源有电。FM801 主控单元状态指示灯说明HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品18HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍FM801 主控单元状态指示灯说明BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29
22、 周四系统概述及硬件产品19HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍FM910、FM920电源模块电源单元为单元式模块化结构,用来对现场控制站的主控单元、I/O模块及现场仪表供电,可构成无扰切换的冗余配电方式。输出电压为DC24V或DC48VBENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品20HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍FM910、FM920电源模块技术指标BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品21HOLLiASH
23、OLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍FM300、FM301机笼单元机笼单元是主控单元FM801和电源模块FM910、FM920的安装机笼,实现主控单元、电源模块的冗余配置和电源模块间的均流。主从冗余的两个FM801和冗余联用的电源模块FM910、FM920插在机笼单元的相应槽位中,形成一个完整的冗余控制结构。(FM300为6槽结构,FM301为8槽结构,以下以FM301为例)一个FM301机笼中有8个槽位,每个槽位有一个64针插座,连接相应的模块。最左边两个槽插入两块主从冗余主控单元模块FM801。剩下槽位插入电源模块,依次定义为1#电源、2#电源、3#电源、4#电源、5#
24、电源、6#电源,其中1#2#电源是系统电源,提供24VDC,选用FM910;后面电源是现场电源,提供48VDC/24VDC,根据不同的电压要求,选用FM920或FM910。BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品22HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍FM300、FM301机笼单元FM301机笼单元的背板上有通信端口、电源输出端口、电源报警输出端口、输入端口、站号拨码开关等。接线端子分为两部分:右侧为主控单元的接线端,左侧为电源模块的接线端相关产品:FM801 主控单元模块FM910 24V电源模块FM
25、920 48V电源模块 FM930 查询电源分配模块BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件产品23HOLLiASHOLLiASMACSMACS系统系统的硬件介绍的硬件介绍 主控单元的接线端:主控单元的接线端:两个6位拨码开关,分别用来设定冗余主控单元的站地址(图中上部红色区域);两个4针插座,是主控单元的系统电源和 通讯的输出接口(图中中部绿色区域);四个RJ45插座,是主控单元的系统网输出接口(图中下部网线连接区域)。FM300、FM301机笼单元BENQ Projector Sales Skill 2024/2/29 周四系统概述及硬件
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